牛糞的處理與資源化利用

摘  要：近年來，隨著大規(guī)模集約化奶牛養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，牛糞集中排放造成的環(huán)境污染問題日益突出。在對土壤、水和空氣造成污染的同時，牛糞堆積在奶牛場的有限生產區(qū)域，嚴重影響了奶牛場的正常生產秩序。隨著奶牛養(yǎng)殖社區(qū)和大型新型奶牛場的環(huán)保要求的提高，對牛糞的處理和資源化利用的研究迫在眉睫。該文介紹了牛糞的處理方法和資源化利用研究現(xiàn)狀。

關鍵詞：牛糞;處理;資源化利用

1 牛糞養(yǎng)分情況

牛糞本身是一種很好的生物質資源，與其他牲畜糞便一樣，牛糞中含有大量的礦物元素（表1）和豐富的營養(yǎng)成分（表2）。牛糞質地細膩，含水量高，分解緩慢，熱值低，屬于晚肥。在養(yǎng)分含量方面，牛糞中的大部分礦質元素和營養(yǎng)成分均低于其他畜禽，有機質含量與雞糞相似，只有粗纖維、粗灰和無氮提取物相對較高。但是，其產量高、用量大，礦物元素和營養(yǎng)素的總量相對較大[1]。通過不同的加工技術和工藝，可以生產資源豐富、增值產品，在防止環(huán)境污染的同時，也可以獲得良好的經濟和社會效益。

2 牛糞的處理方法

隨著大規(guī)模、現(xiàn)代化和集約化農業(yè)的發(fā)展，特別是在一系列支持大規(guī)模畜牧業(yè)的支持下，養(yǎng)牛業(yè)的發(fā)展大大加快。然而，大量牛糞的積累也造成了嚴重的環(huán)境污染問題。對于大型養(yǎng)牛場，如果沒有足夠的有效處理和利用方法，牛糞堆積造成的污染將嚴重影響?zhàn)B牛場的正常生產，阻礙畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。充分利用牛糞是預防和消除牛糞污染的關鍵[2]，牛糞的綜合利用迫在眉睫。當前，牛糞處理大致可分為：有機肥加工、還田使用、沼氣發(fā)酵和飼料生產等幾種。牛糞作為飼料生產是綜合利用牛糞的方法之一。由于牛糞營養(yǎng)成分豐富，經過適當處理，可以提高蛋白質的消化率和代謝能，殺滅病原體，提高適口性，可作為飼料。目前，牛糞的處理方法主要有干燥方法、分解方法、發(fā)酵方法等。

2.1 發(fā)酵法 將一些微生物制劑或酶制劑等添加到牛糞中，在適當?shù)臏囟认掳l(fā)酵，并且所獲得的產品用于飼養(yǎng)，如豬、雞和魚等動物。例如，牛糞用青貯飼料發(fā)酵，并且具有足夠的水分和可溶性碳水化合物，以與其他畜禽糞便和農作物秸稈、草料或其他飼料粗飼料一起進行青貯處理。青貯飼料、糞肥與飼草或其他飼料的比例為1︰1。該方法不僅可以改善適口性和吸收性，防止蛋白質過量流失，還可以將一些非蛋白質氮轉化為蛋白質，殺死幾乎所有有害微生物[3]。此外，發(fā)酵豬飼料，如淀粉殘渣和米糠混合牛糞發(fā)酵成飼料，喂養(yǎng)實驗結果表明，30%～40%的傳統(tǒng)飼料可以節(jié)省，而且豬喜歡吃，豬肉質量也很好。通過脫水預處理牛糞后，分別在高溫和低溫下發(fā)酵2次。所得飼料的粗蛋白質含量比現(xiàn)有技術高23.9%，具有良好的營養(yǎng)價值[4]。通過在沼氣池中發(fā)酵剩余的牛糞來獲得用于控制發(fā)酵溫度的熱源。實驗表明，生物發(fā)酵牛糞飼料其中，15%生物發(fā)酵牛糞飼料，小鼠體重增加9.25%，并且生物牛糞發(fā)酵的飼料無異味，適口性好，消化率高[5]。

2.2 分解法 分解方法，也被稱為昆蟲方法，使用低等動物如蒼蠅，蚯蚓和蝸牛來分解糞便，提供動物蛋白，并且可以治療糞便。例如，蚯蚓是用牛糞飼養(yǎng)的。據估計，1m2約30～40kg培養(yǎng)基可得到蚯蚓1500～20000條。生產蚯蚓就是生產高質量的動物蛋白，可用于醫(yī)藥和其他行業(yè);蚯蚓糞是一種有機肥。牛糞用于簡化處理品種，然后用蚯蚓喂養(yǎng)雞，這可以增加雞的體重增加和產蛋母雞所需的動物飼料蛋白[6]。據統(tǒng)計，100只雞每天可以產雞蛋1kg，每年可以產雞蛋100kg，增加收入3000元。繁殖后的牛糞仍可用作肥料，其肥效不降低。該方法經濟可行，生態(tài)效益顯著。然而，由于早期糞便消毒，脫水處理，蠅蛆收集，蚯蚓和蝸牛飼養(yǎng)，高溫要求和年度生產困難等技術難題，尚未得到廣泛推廣。

2.3 干燥法 干燥法可分為自然干燥和機械干燥2種。自然干燥法是將新鮮牛糞單獨發(fā)酵或者加入一定比例的麩皮混合進行發(fā)酵，然后撒在水泥地面或塑料布上，隨時翻堆，使其自然干燥，晾干，壓碎，然后將其混合到其他飼料中。該方法成本低，操作簡單，但受天氣影響很大，可能會造成環(huán)境污染。機械干燥方法是利用相關設備進行干燥，除臭、滅菌等，被廣泛使用。此外，新型微波處理畜禽糞便也是一種更有效的飼料處理技術[7]。

3 牛糞的資源化利用

將牛糞作為生物質資源的目的是使其無害化，減量化和資源化處理，并滿足環(huán)境可接受性和經濟可行性。隨著經濟的發(fā)展和環(huán)境保護要求的提高，國內外處理畜禽糞便的方法已發(fā)展出很多種，普遍受歡迎的是那些投資低，運營成本低和生產高附加值產品能力的技術方法[8]。

3.1 施肥、飼料和能源利用

3.1.1 施肥 發(fā)酵后將畜禽糞便返回農田是減少環(huán)境污染和充分利用農業(yè)資源的最具成本效益的措施。研究表明，19108t畜禽糞便相當于1108t有機肥。牛糞本身是一種豐富的生物質資源和良好的有機肥料，可直接施用于田間，為作物提供養(yǎng)分。吳淑杭等研究表明，茄子根腐病可以通過巧妙地施用牛糞來治愈[9]。隨著集約化農業(yè)的興起和發(fā)展，畜禽糞便日益集中，為了應對這一現(xiàn)象，部分地區(qū)已經建成一些有機肥生產加工廠。使用的方法包括厭氧發(fā)酵、快速干燥、微波和膨脹等。

3.1.2 飼料 開發(fā)生態(tài)肥料、土壤改良劑和畜禽糞肥復合肥，是目前比較有效的方法。劉煒等將牛糞生產成粒狀有機肥，有效解決了新鮮牛糞堆肥和牛糞沼氣發(fā)酵后沼渣含水量高、體積大、貯存、運輸和使用不便的問題。目前，牛糞魚蝦已被廣泛用于生產。牛糞作為飼料是綜合利用的重要途徑之一。牛糞的能量主要通過厭氧發(fā)酵產生。

3.1.3 能源利用 許多國外學者已經證明，將沼氣技術應用于畜禽養(yǎng)殖可以帶來更好的經濟效益、環(huán)境效益以及溫室氣體減排效益。Angeles和Mikael分別在菲律賓和瑞典進行了研究，認為沼氣在畜禽糞便和尿液處理中的應用是一項很好的經濟效益措施。焦燕等通過生物方法制作微生物燃料電池，充分利用牛糞產生能量，不僅可以減少牛糞污染環(huán)境，對人類造成傷害，還可以節(jié)約能源[10-11]，同時取得了良好的經濟效益，真正實現(xiàn)了肥料資源的利用。

3.2 發(fā)展生態(tài)循環(huán)農業(yè)，消除牛糞 畜禽糞便在農業(yè)中的使用是最直接有效的措施。利用好糞肥，可以提高土壤肥力，實現(xiàn)養(yǎng)分循環(huán)，對減少肥料使用，保護生態(tài)環(huán)境，促進農業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。農業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)和水果業(yè)的結合，將建立一個生態(tài)畜牧業(yè)和牧場，實現(xiàn)多層次的循環(huán)利用。采用方便、經濟、高效的處理方式原則，以生態(tài)方式控制畜禽養(yǎng)殖場污染。牲畜-沼澤-果實模型基于養(yǎng)殖業(yè)的糞便，并在沼氣發(fā)酵后施用于土壤[12]。作為種植有機肥，它為水產養(yǎng)殖業(yè)提供飼料，形成良性循環(huán)。

利用先進技術實現(xiàn)畜牧業(yè)、水果、谷物和蔬菜等育種和繁殖模式的組合，以及建立生態(tài)經濟系統(tǒng)畜牧業(yè)和種植業(yè)，可以控制畜牧場并有效利用畜禽糞便來解決環(huán)境污染問題。牛、沼澤、魚、牛糞的三維生態(tài)農業(yè)模式，是一種利用沼氣，沼肥（沼液，沼渣）的發(fā)酵，回收沼澤肥料養(yǎng)活魚類繁殖生態(tài)模型，創(chuàng)造能量并生產魚飼料，同時消除了污染，允許更多周期有效利用牛糞。它是促進農業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)和能源的綜合利用，節(jié)約和提高經濟效益的有效措施。沼澤育肥魚可以節(jié)省大量精礦，增加魚類產量，減少牛糞的環(huán)境污染[13]。

據游洋等報道規(guī)?；i場采用“糞便-沼液、沼渣-牧場-飼養(yǎng)畜禽”生態(tài)模型，將為牧草、蔬菜和果樹給予種植面積，完全滿足大規(guī)模農產品。它不僅可以生產大量的草、蔬菜和水果，還可以改善土壤[14]。沈陽馬剛鄉(xiāng)推廣的“沼氣池-廁所-養(yǎng)殖場-菜（水果，谷物）”庭院生態(tài)農業(yè)模式是以沼氣為紐帶，種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)結合的生態(tài)農業(yè)模式[15]，實現(xiàn)了氣化和化肥的同步生產。它是一個能源生態(tài)系統(tǒng)有效地利用了畜禽糞便，具有巨大的經濟和社會效益。

3.3 種植牧草作物，消納牛糞 楊林章等研究表明，牛糞施用在黑麥草的水培技術中，隨著濾液量的增高，發(fā)現(xiàn)其產量先上升后下降，同時黑麥草中氮、磷含量也隨之增加，濾液的量對黑麥草的水培系統(tǒng)中TN和TP的去除具有顯著影響。李禮等發(fā)現(xiàn)將牛糞和互花米草混合后發(fā)酵可促進氣體的產生，并且日產氣量穩(wěn)定，產氣峰值比單一發(fā)酵早13d，累計產氣量為38.83%[16]。

3.4 培養(yǎng)食用菌處理牛糞 牛糞中富有機物和氮、磷、鉀等元素。食用菌味道鮮美，營養(yǎng)豐富，甚至含有一些可制成保健品和抗腫瘤等藥物[17]。利用牛糞、秸稈等農業(yè)廢棄物培育食用菌，使牛糞、玉米秸稈等農業(yè)廢棄物做到處理，同時生產具有高營養(yǎng)價值和經濟價值的食用菌。培養(yǎng)的培養(yǎng)基也可以直接還田或用作飼料，允許資源在多個水平上回收利用。利用糞便作為繁殖基質，繁殖蚯蚓、蝸牛、蠅蛆等，種植蘑菇，真正實現(xiàn)“變廢為寶”的理念。用牛糞代替小麥籽粒生產栽培的黑木耳種子，通過菌種萌發(fā)和食用材料的研究表明，黑木耳種子的產量和品質與常規(guī)小麥種子完全相同。同時，將巴西蘑菇在牛糞中種植，巴西蘑菇不僅生長快，生長良好，而且大大縮短了生產時間，提高了生產效率。

宋俊芬等利用秸稈牛糞的發(fā)酵來培養(yǎng)雙孢蘑菇，結果表明，雙孢蘑菇的產量為19kg/m2，牛糞的消費量為18kg/m2。李艷榮等以稻草為培養(yǎng)材料，不同牛糞含量培養(yǎng)雙孢蘑菇[18]。結果表明，當碳氮比為31.9時，即牛糞含量為14kg/m2，雙孢蘑菇生長，產量最高。除了雙孢蘑菇，牛糞也用于平菇種植。劉杰等利用牛糞和食用菌的一些廢棄物培植側耳菇，發(fā)現(xiàn)其不僅滿足其生長條件，而且有利于其的生長，真正實現(xiàn)了生物資源的回收利用。

4 結語

總體而言，牛糞生物質資源的多層次、綜合利用模式，將越來越多地得到人們的應用和推廣。它既可以有效解決養(yǎng)殖業(yè)的環(huán)境污染問題，又可以綜合利用其他農業(yè)廢棄物并將其轉化為商品，形成產業(yè)鏈，從而取得了良好的環(huán)境效益、經濟效益和社會效益。